在美國弗吉尼亞州北部的一片郊區(qū)，一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行。微軟正在探索地球上最古老的建筑材料之一能否幫助其實(shí)現(xiàn)雄心勃勃的氣候目標(biāo)。

微軟正著手打造第一個(gè)使用超堅(jiān)固、超輕便木材建造的數(shù)據(jù)中心，旨在大幅減少鋼鐵和混凝土這兩種高碳排放材料的使用。

用木材建造數(shù)據(jù)中心聽起來可能有些古老，甚至令人難以置信。但微軟工程師開發(fā)了一種混合的方法，使用正交膠合木（Cross-Laminated Timber，簡稱CLT）這一耐火的預(yù)制木材，讓公司能夠減少鋼鐵和混凝土的使用。據(jù)估算，這種融合了木材、鋼鐵與混凝土的獨(dú)特建造模式，相較于傳統(tǒng)鋼鐵結(jié)構(gòu)，能顯著降低兩個(gè)新建數(shù)據(jù)中心的隱含碳足跡達(dá)35%；而與典型的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)相比，其減排效果更是高達(dá)65%。

這一舉措是微軟致力于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心和建筑運(yùn)營全面脫碳的重要里程碑。早在2020年，微軟便公布了雄心勃勃的可持續(xù)性目標(biāo)：到在2030年，實(shí)現(xiàn)“碳負(fù)排放”，即吸收的大氣中的碳量超過排放量。到2050年，將徹底消除自公司1975年成立以來所累積的全部碳足跡。

四年間，我們已在這條道路上取得了顯著進(jìn)展。今年5月，公司宣布其直接排放量在三年內(nèi)削減了6.3%。然而，由于數(shù)據(jù)中心和內(nèi)部硬件的擴(kuò)張，間接排放量卻增長了30.9%。這部分排放尤為棘手，因?yàn)樗鼈兒w了從材料開采、加工、制造到運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)的碳排放，超出了微軟的直接控制范圍。

面對(duì)這一挑戰(zhàn)，我們正舉全公司之力加速脫碳進(jìn)程?！斑@是一場全員參與的戰(zhàn)役”，微軟數(shù)據(jù)中心工程團(tuán)隊(duì)可持續(xù)性負(fù)責(zé)人吉姆·漢納（Jim Hanna）強(qiáng)調(diào)。

盡管單一行動(dòng)難以彌補(bǔ)2030年目標(biāo)與當(dāng)前趨勢之間的鴻溝，但微軟已掌握了多元化的策略手段，能夠有效地推動(dòng)并加速這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程。

公司正在更新合同條款，要求數(shù)據(jù)中心建設(shè)中使用的材料和設(shè)備必須符合低碳標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，部分高產(chǎn)量的供應(yīng)商也被要求到2030年采用100%無碳電力。此外，從能夠永久封存二氧化碳的混凝土到氫動(dòng)力鋼鐵生產(chǎn)，微軟加大了對(duì)這些低碳建筑材料的投資力度，加速這些材料的商業(yè)化進(jìn)程。正交膠合木作為歐盟低碳建筑的標(biāo)配材料，近期才開始在美國流行起來。微軟認(rèn)為，這種材料在美國數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，是首個(gè)大規(guī)模使用工程木材的范例，目前正在接受實(shí)踐的檢驗(yàn)。

微軟并非唯一一家努力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性目標(biāo)的公司。眾多大型企業(yè)和供應(yīng)商同樣懷揣著雄心勃勃的碳減排目標(biāo)，共同面臨著這一全球性挑戰(zhàn)。

我們的許多供應(yīng)商都與我們并肩前行，大家正攜手共進(jìn)，實(shí)施關(guān)鍵舉措，以降低其材料和產(chǎn)品的隱含碳。

01 推動(dòng)氣候解決方案市場的加速發(fā)展

綠色初創(chuàng)公司面臨著一系列復(fù)雜挑戰(zhàn)，包括高昂的初始投資、清潔能源供應(yīng)的局限性、監(jiān)管框架的混亂，以及缺乏存儲(chǔ)和運(yùn)輸像氫氣這樣高揮發(fā)性材料的基礎(chǔ)設(shè)施。

在這樣的背景下，微軟的10億美元?dú)夂騽?chuàng)新基金應(yīng)運(yùn)而生，它于微軟公布其氣候目標(biāo)之際成立，旨在通過投資公司和風(fēng)險(xiǎn)基金，加速低碳建筑材料、清潔能源等氣候解決方案市場的快速發(fā)展。截至目前，該基金已承諾投入7.61億美元，用于支持一系列具有顛覆性潛力的技術(shù)，并在2030年前推動(dòng)這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用1。這些技術(shù)旨在實(shí)現(xiàn)全面且可持續(xù)的系統(tǒng)性變革，而非僅僅帶來微小的漸進(jìn)式改進(jìn)。

氣候創(chuàng)新基金的管理者與戰(zhàn)略規(guī)劃師布蘭登·米道夫（Brandon Middaugh）對(duì)此表示：“氣候創(chuàng)新基金與微軟在2020年共同推出的可持續(xù)性承諾，標(biāo)志著我們深刻認(rèn)識(shí)到，在既定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性目標(biāo)，很大程度上依賴于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新與突破?！?/p>

該基金與微軟的各個(gè)部門緊密合作，在四大關(guān)鍵領(lǐng)域精準(zhǔn)定位市場缺口與潛在的增長契機(jī)，加速推動(dòng)低碳建筑材料的商業(yè)化進(jìn)程。這些領(lǐng)域正是市場力量尚未充分挖掘、供應(yīng)尚待激活的“藍(lán)?！钡貛Вǎ簾o碳電力、先進(jìn)材料、可持續(xù)燃料和碳移除。

此外，氣候創(chuàng)新基金的投資還與微軟的政策倡導(dǎo)工作相輔相成，共同致力于通過增加無碳能源供應(yīng)、現(xiàn)代化和擴(kuò)展電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，以及確保清潔能源供應(yīng)鏈的穩(wěn)健性等措施，加速全球供應(yīng)鏈的脫碳進(jìn)程。

在建筑材料供應(yīng)鏈脫碳方面，鋼鐵和水泥生產(chǎn)的高碳排放量尤為棘手。據(jù)世界經(jīng)濟(jì)論壇數(shù)據(jù)顯示，鋼鐵制造和水泥生產(chǎn)分別占全球碳排放量的約7%和8%。

與傳統(tǒng)建筑材料相比，高昂的成本是另一個(gè)挑戰(zhàn)。對(duì)于鋼鐵制造商而言，向低碳生產(chǎn)方法轉(zhuǎn)型的成本巨大，并且高度依賴于無碳能源的可用性，而這也是另一種供不應(yīng)求的關(guān)鍵資源。

對(duì)于低碳混凝土的生產(chǎn)而言，雖然資本投入相對(duì)較低，但供應(yīng)鏈卻相對(duì)分散，許多小型生產(chǎn)商的利潤空間非常微薄，這是阻礙新技術(shù)采用的另一個(gè)障礙。此外，由于生產(chǎn)工藝更為復(fù)雜，低碳和零碳混凝土的生產(chǎn)周期也可能較長。

為減少未來對(duì)傳統(tǒng)鋼鐵的依賴，微軟去年投資了瑞典的Stegra（前身為H2 Green Steel），該公司正在瑞典北部建設(shè)全球首座大規(guī)模綠色鋼鐵廠，預(yù)計(jì)碳排放量將比傳統(tǒng)煉鋼減少高達(dá)95%。

Stegra用可再生能源產(chǎn)生的氫氣來替代煤炭，其生產(chǎn)工藝排放的是水蒸氣而非二氧化碳，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)高爐工藝的顛覆性創(chuàng)新。

除了投資外，微軟還在其供應(yīng)鏈中積極推廣使用低排放鋼鐵，并成為RMI可持續(xù)鋼鐵買家平臺(tái)的成員。RMI是一個(gè)致力于通過市場驅(qū)動(dòng)解決方案，推動(dòng)全球能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的非營利組織。

“較為罕見的是，微軟作為投資者，不僅提供了寶貴的資金支持，更主動(dòng)提出簽訂產(chǎn)品購買合同。

米道夫強(qiáng)調(diào)，“更貼切地來說，我們正努力推動(dòng)這些早期合同成為關(guān)鍵的‘催化劑’?！?/p>

微軟還投資了Boston Metal，該公司利用可再生能源開發(fā)了一種獨(dú)特的煉鋼工藝，能夠在煉鋼過程中產(chǎn)生氧氣而非二氧化碳。

為推動(dòng)綠色鋼鐵所依賴的無碳能源市場的發(fā)展，微軟還投資了位于馬薩諸塞州納蒂克的初創(chuàng)公司Electric Hydrogen，該公司利用電力將水分解為氧氣和氫氣。

米道夫指出：“解決方案的一部分，在于確保我們的供應(yīng)商擁有開發(fā)綠色解決方案所需的技術(shù)。”

為此，微軟的氣候創(chuàng)新基金還投資了多項(xiàng)低碳混凝土技術(shù)，包括將二氧化碳注入混凝土的CarbonCure技術(shù)，以及使用微藻生產(chǎn)零碳水泥的Prometheus Materials技術(shù)。目前，微軟已在美國部分?jǐn)?shù)據(jù)中心使用CarbonCure技術(shù)，并計(jì)劃在其位于弗吉尼亞州的兩座新數(shù)據(jù)中心中少量使用Prometheus低碳水泥作為試點(diǎn)，以測試其強(qiáng)度和耐久性。

02 利用規(guī)模優(yōu)勢開辟新市場

在科技領(lǐng)域之外，諸如教育和醫(yī)療等行業(yè)，也在逐步采用更多綠色建筑材料，但鮮少有企業(yè)能達(dá)到微軟這樣的規(guī)模。“微軟憑借其龐大的體量，在市場中占據(jù)了得天獨(dú)厚的地位。”紐約結(jié)構(gòu)工程公司宋騰添瑪沙帝（Thornton Tomasetti）紐約辦事處的助理托馬斯·胡克（Thomas Hooker）說道。該公司與負(fù)責(zé)微軟兩座新弗吉尼亞數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的Gensler公司有緊密合作。

“微軟幾乎可以成為一個(gè)市場推動(dòng)者，并在一定程度上能夠促進(jìn)這些技術(shù)的廣泛應(yīng)用，僅僅是因?yàn)檫@對(duì)微軟而言是重中之重?！焙搜a(bǔ)充道。

正交膠合木（CLT）就是一個(gè)已找到商業(yè)立足點(diǎn)的市場例證。CLT作為一種工程木材，以其天然的低碳屬性、豐富的資源儲(chǔ)備，以及相對(duì)簡單的制造工藝，在美國與歐洲地區(qū)得到了日益廣泛的應(yīng)用，近十年來已成為綠色建筑的主要材料。2021年，微軟用CLT建造了其新的硅谷總部，這是該公司首次大規(guī)模使用CLT。

CLT通常由云杉、松木或花旗松制成。它比普通木材更堅(jiān)固、更輕便、更穩(wěn)定。CLT由3至9層木材交替堆疊并粘合而成，再經(jīng)過壓制形成堅(jiān)固耐用的板材。與在高溫下易變形甚至失效的鋼材相比，CLT在遭遇火災(zāi)時(shí)會(huì)形成一層炭化層，這層炭化層不僅具備隔熱效果，還能在更長時(shí)間內(nèi)保持結(jié)構(gòu)的完整性。

微軟選用了可持續(xù)采伐的CLT來替代通常用于地板和天花板的部分厚混凝土。為確保結(jié)構(gòu)的耐用性和防水性，還額外施加了一層薄混凝土進(jìn)行加固。即便加入了這層薄保護(hù)層，建筑的整體重量仍大幅降低，所需鋼材也大大減少，這是降低建筑隱含碳的又一關(guān)鍵因素。

03 成本效益分析

負(fù)責(zé)微軟數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)工程師大衛(wèi)·斯旺森（David Swanson）指出，相較于大型商業(yè)建筑中常用的波紋鋼，CLT在預(yù)制場外的安裝過程更快、更安全。盡管CLT在美國的普及程度日益提升，但其價(jià)格仍高于傳統(tǒng)材料，且并非所有建筑工種都具備使用這種新型材料的經(jīng)驗(yàn)。平均而言，與建造單戶住宅所用的傳統(tǒng)木材相比，CLT可能會(huì)使材料成本增加5%至10%，但這也會(huì)因當(dāng)?shù)厥袌鰲l件的不同而有所差異。然而，對(duì)于微軟總部或數(shù)據(jù)中心這種大型工程項(xiàng)目而言，由于建設(shè)周期的縮短、對(duì)熟練勞動(dòng)力需求的減少以及規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的作用，使用CLT往往具有更高的成本效益。

這種成本效益分析已成為數(shù)據(jù)中心規(guī)劃流程中不可或缺的一部分。

我們一直在努力驗(yàn)證這些新型材料在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中的適用性。我們要確保它們能夠發(fā)揮卓越的性能、保障安全、具備韌性，并提供我們數(shù)百年來使用其他材料所習(xí)以為常的所有功能。

在低碳材料尚未實(shí)現(xiàn)廣泛普及之前，規(guī)劃零碳未來無疑是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，這充分反映了影響新興技術(shù)主流應(yīng)用的眾多變量和挑戰(zhàn)。

“我們必須成為系統(tǒng)思考者，全方位、多角度地審視那些流入微軟數(shù)據(jù)中心的各種材料的完整價(jià)值鏈，同時(shí)也要深入考量為數(shù)據(jù)中心供給各類設(shè)備的整個(gè)供應(yīng)鏈條?！睗h納指出，“這無疑是擺在我們面前的艱巨挑戰(zhàn)，但請相信，這絕非一項(xiàng)無法達(dá)成的目標(biāo)，而是我們邁向更加可持續(xù)未來的必經(jīng)之路。”